内存泄漏检测（C++）

本项目的主要目的就是使用C++实现一个内存泄漏检测的功能，主要是用于短期内存泄漏的检查器。

设计思路：

1.内存泄漏的产生是new操作后，没有执行delete。然而new和delete都是操作符，我们可以使用操作符重载。在new时记录相关信息，在delete时删除该信息。

2.需要记录和删除信息，那么我们可以创建一个结构体（类）保存需要的信息，并将其作为value, 申请空间的地址作为key保存在unordered_map容器中。

3.此时我们需要一个类去管理unordered_map，并且这个类最好设计为单例模式。

memcheck.h

#ifndef _MEMCHEKC_H_
#define _MEMCHEKC_H_
#include<iostream>
#include<unordered_map>struct MemInfo//存的是数据！new时的数据！
{MemInfo() = default;MemInfo(const char* mFile, unsigned long mLine, unsigned long mSize):file(mFile), line(mLine), size(mSize){}std::string file;//那个文件的程序创建的unsigned long line;//那一行创建的unsigned long size;//创建了多大
};//单例模式
class MemCheck{
private:static bool notfreememCheck;//判断memcheck是否被释放，如果被释放了，是不允许调用的static std::unordered_map<void*, MemInfo> _memPool;//存储每一个new对象的类型，和他所对应的MemInfo数据unsigned long _totalMemSize;//计算申请了的堆大小static MemCheck memcheck;//定义一个类对象自己！//这里只是申明，类属性需要定义。注意定义顺序非常重要public:MemCheck();~MemCheck();//每次new了的数据都要添加到_memPool中记录！static void setMemInfo(void* p, const char* file, unsigned long line, unsigned long size);//从记录中删除！static void deleteMemInfo(void* p);
};//对new和new[]进行重载！
void* operator new(size_t size, const char* file, unsigned long line);
void* operator new[](size_t size, const char* file, unsigned long line);//对delete和delete[]进行重载！
void operator delete(void* ptr);
void operator delete[](void* ptr);//对new进行宏定义，每次调用时，自动将参数file和line加入！
//这个宏定义会导致其他的文件new产生问题！
#ifndef _NEW_OVERLOAD_IMPLEMENTATION_
#define new new(__FILE__, __LINE__)
#endif#endif

memcheck.cpp

//定义这个宏，一定要加到抬头，防止对memcheck.h和memcheck.cpp进行new展开替换
#define _NEW_OVERLOAD_IMPLEMENTATION_//引入头文件
#include"memcheck.h"//这些类属性，都是放在静态全局区的，所以在释放的时候一定要注意入栈出栈的顺序
//memcheck要最后定义，才会最先释放，然后去调用析构
bool MemCheck::notfreememCheck = true;
std::unordered_map<void*, MemInfo> MemCheck::_memPool;
MemCheck MemCheck::memcheck;MemCheck::MemCheck(){}//因为没有new都是MemInfo对象，所以不需要释放空间
MemCheck::~MemCheck(){memcheck.notfreememCheck = false;std::cout << "==================MEMCHECK DESTRUCTOR===================\n";if(memcheck._memPool.size() > 0){//说明unordered_map内数据，有内存泄漏！std::cout << "--------leak memory info---------\n";for (auto it : _memPool){//这里相当于取map对象，所以用 . 访问成员函数std::cout << "Leak Memory Address [ " << it.first << "] ";//first是map的第一个参数或者说叫键！void*std::cout << "File [ " << it.second.file << "] ";//second是map的第二个参数或者说叫值！MemInfostd::cout << "Line [ " << it.second.line << "] ";std::cout << "size [ " << it.second.size << "]\n";}std::cout << "--------leak memory info---------\n";}
}void MemCheck::setMemInfo(void* p, const char* file, unsigned long line, unsigned long size){//添加记录！if(!notfreememCheck) {return;}MemInfo pInfo(file, line, size);memcheck._totalMemSize += size;memcheck._memPool[p] = pInfo;
}void MemCheck::deleteMemInfo(void* p){//删除记录if(!notfreememCheck) {return;}auto pInfo = memcheck._memPool.find(p);if(pInfo != memcheck._memPool.end()){memcheck._totalMemSize -= pInfo->second.size;memcheck._memPool.erase(pInfo);}
}void* operator new(size_t size, const char* file, unsigned long line){if(size == 0) size = 1;void* ptr = malloc(size);if(ptr == nullptr){std::cout << "ERR NEWE[]!" << std::endl;}else{//记录MemCheck::setMemInfo(ptr, file, line, size);}return ptr;
}void* operator new[](size_t size, const char* file, unsigned long line){if(size == 0) size = 1;void* ptr = malloc(size);if(ptr == nullptr){std::cout << "ERR NEWE[]!" << std::endl;}else{//记录MemCheck::setMemInfo(ptr, file, line, size);}return ptr;
}//ptr的大小，编译器在new的时候就已经记录在指针前几个字节了!所以不需要告诉他多大
void operator delete(void* ptr){MemCheck::deleteMemInfo(ptr);if(ptr) free(ptr);
}void operator delete[](void* ptr){MemCheck::deleteMemInfo(ptr);if(ptr) free(ptr);
}

main.cpp

#include<iostream>
#include<map>
#include"memcheck.h"using namespace std;
class A{};int main(){A* p = new A;return 0;
}

输出结果：

重点难点：

1.单例模式中的类属性static std::unordered_map<void*, MemInfo> _memPool;和static MemCheck memcheck;在定义时一定要注意其顺序！其保存在静态全局区，释放时以栈的顺序出栈释放，所以必须要将memcheck定义在最后，这样在释放时就优先释放，调用其析构，保证程序的正确执行。如果map被先释放了，再调用析构，那么程序就完全错误了。

2.在memcheck.h中！宏定义了new，所以在main函数中，引入其头文件一定要放在最后，避免对其他文件造成影响。